工艺参数确定和调整（精选4篇）
工艺参数确定和调整 篇1
我公司水泥粉磨系统是由CLF14065辊压机+V型选粉机+Φ3.8m×12m水泥磨+K型选粉机组成的联合预粉磨系统。该系统2008年8月调试，磨机台时产量始终较低，仅为120t/h左右，和其他同规格生产线相比尚有一定的差距。通过研究分析，并采取相应措施，解决了工艺上存在的问题，产质量有了大幅提高，取得了良好的经济效益。
1 工艺流程
粉磨系统工艺流程见图1。
1.配料皮带;2.料饼提升机;3.V型选粉机;4.辊压机;5.稳流称重仓;6.辊压机系统循环风机;7.细粉分离器;8.V选放风除尘器;9.除尘风机;10.K型选粉机;11.出磨提升机;12.水泥磨;13.细粉入磨斜槽;14.成品斜槽;15.回粉斜槽;16.补风阀;17.循环风阀;18.V选放风阀;19.K选放风阀;20.出磨风阀;21.粉煤灰入磨斜槽;22.磨尾除尘器
2 调试初期系统存在的问题
调试初期，发现磨机喂料量最多只能达到120t/h，并时常出现细度(0.08mm筛余)难以控制、饱磨和选粉机跳停等现象，既影响质量稳定又制约磨机台时产量的进一步提高。通过针对以上现象进行现场跟踪、系统检查和采集数据分析，发现了整个系统存在的问题：
1)磨机工况难以稳定，饱磨频繁，磨机满磨速度快，出磨提升机电流升高的也快，从空载电流79A一直升到150A以上，出磨提升机电流升高的同时，水泥成品入库提升机电流并不高，有时反而减小，也就是说，出磨粗粉多，回粉量大，成品产量并不高。
2) K型选粉机电流偏高，一直维持在260A以上，有时电流大幅超过额定电流288A而出现选粉机跳停，影响正常生产。
3)经多次取样分析，K型选粉机选粉效率和循环负荷率分别为45%和250%～350%左右。
4)辊压机系统细粉分离器入磨的物料细度：0.08mm筛余为62%左右，2mm筛余为3%，出磨水泥细度：0.08mm筛余为25%左右，和目标值18%相比太粗，成品含量少。
5)水泥成品比表面积较低，平均在330m2/kg左右，调整选粉机也很难达到内控指标360m2/kg以上。
3 问题分析
1)辊压机系统操作参数不合理，工作压力低，辊缝间隙小，V型选粉机及其风阀开度存在问题，辊压机挤压效果差，V型选粉机选粉效果差，以上因素造成入磨物料细度偏粗，增加了磨机的细磨负担。
2)磨内研磨体级配不合理，一、二仓工作能力不匹配，二仓研磨能力相对不足;磨内用风操作调整不当，磨内拉风量太大，物料流速过快，在入磨物料细度较粗、易磨性较差的情况下更容易造成出磨水泥细度过粗。这是造成磨机系统循环负荷大，出磨提升机电流高和K型选粉机电流高的主要原因。
3) K型选粉机操作参数不合理，选粉机实际工作转速太低(设计额定转速1 480r/min，实际操作880r/min)，循环风量小，旁路放风少，三次风风量小，二次选粉效应没有发挥。入选粉机物料成品含量小，操作参数不当造成了选粉机选粉效率低，循环负荷大，磨机和选粉机工作不正常。
4)辊压机系统的V型选粉机放风除尘器收集的物料较粗。经检验分析，0.08mm筛余为5%，比表面积在260m2/kg左右。按照原设计，这部分物料直接进入成品，影响了成品水泥的比表面积，在放风量较大(放风阀开度80%)时，收集的物料大约10t/h，这部分物料对成品的比表面积影响更大。
4 调整和改进措施
1)对辊压机系统进行调整: (1) 通过重新设置辊压机工作压力，增加挤压效果，工作压力由原来的7.5MPa调整为8.2MPa; (2) 通过调整辊压机上部流量调节板开度，使辊压机正常工作时的辊缝间隙由23mm调整到27～28mm，增加料饼中半成品含量; (3) 调整V型选粉机内部挡风板，适当关闭最上部三排，使其开度在10%～20%左右，同时将下部所有挡风板全开(见图2)，同时，增大补风阀开度到90%，保持风压、风量平衡，提高选粉质量和效率。
调整后，实测入磨物料0.08mm筛余为40%左右，最大入磨物料粒度<2mm，有效地提高了辊压机挤压效果和V型选粉机选粉质量，为球磨机减小平均球径，增加研磨能力创造了条件。
2)分别调整磨机一、二仓钢球级配级数、装载量和平均球径(调整前后钢球级配情况见表1)。钢球级配调整后，总装载量不变，降低了一仓的填充率，提高了二仓的填充率，并适当降低了一、二仓钢球的平均球径，减缓物料流速，加强磨机研磨能力;操作中将磨尾风阀开度由原来的100%调整为70%，减小磨内拉风，减慢了物料流速，延长了物料研磨时间，以上措施降低了出磨水泥的细度(0.08mm筛余为16.5%)，为选粉效率的提高创造了条件。
3) 在出磨水泥细度降低的同时，操作中调整选粉机工作参数，转子转速由原来的880r/min调整到980r/min，循环风机转速由原来的720r/min调整到800r/min，选粉机放风阀和三次风风阀设置为全开，增加三次风量，充分发挥三次风的“二次选粉”作用，调整后选粉机选粉效率为70%，循环负荷率为100%左右，生产工况趋于稳定。
4)针对V型选粉机放风除尘器收集的物料较粗的情况，我们通过改造溜子使其收集的物料进入K型选粉机回粉斜槽，进入磨机系统进一步细磨，解决了其直接进入成品，影响成品比表面积和产品质量的问题。
5)对各系统漏风点进行密封，减少系统中风量的浪费，降低生产过程中的风耗。
全面调整后，循环负荷率较调整前大大下降，一般维持在100%左右，生产系统稳定，出磨提升机和选粉机电流分别下降到110A和230A左右，没有发生因循环负荷大而造成满磨、设备跳停、细度不稳等现象，磨机台时产量可稳定在140t/h，比表面积提高到380m2/kg，水泥性能得到改善，同时水泥电耗由调整前的32kWh/t大幅下降到27kWh/t，取得了良好的经济效益。调整前后水泥物理性能试验对比见表2。
由表2看出，调整后，3d和28d强度得到有效提高，同时水泥标准稠度用水量和净浆流动度得到有效改善[1,2]。
5 体会
1)根据“多破少磨”原理，保证辊压机挤压功效的发挥是整个系统高产节能的关键。辊压机工作压力和辊缝间隙是辊压机系统极其重要的两个工作参数。适当调高辊压机工作压力(不可过高，过高会加剧辊面磨损，增加设备使用维护成本)，可有效提高辊压机挤压效果，改善挤压后物料的易磨性。同时，根据实验确定合理的辊缝间隙，辊缝间隙过小，物料成粉状，无法形成料饼，物料内部未产生微裂纹，没有真正发挥辊压机的节能功效;辊间隙过大，料饼密实性差，挤压后物料内部微裂纹也小，而且容易造成冲料，影响辊压机正常运行。
2)合理进行磨机研磨体级配，充分发挥磨机的细磨功效。适当提高磨机细磨仓填充率和降低磨机研磨体平均球径可有效地增加磨机的研磨能力，努力降低出磨水泥细度，从而使磨机单位时间内生产出更多的成品，这是整个系统产质量提高的前提。
3)重视选粉机的使用，充分发挥选粉机的选粉分级能力。根据实际工作状况，通过实验确定合理的工作转速和系统风量。一般情况下，工作转速越高，风量越大，分级精度和选粉效率越高，但具体操作要看整个系统工作状况。选粉机各项参数、水泥成品细度指标等确定后，出磨细度筛余值的降低直接造成选粉效率的提高和循环负荷率的下降，同时有利于成品比表面积的提高。适当地提高选粉效率并控制合理的循环负荷率不仅有利于水泥磨系统的稳定，产量的提高，还有利于水泥成品颗粒分布和颗粒级配的优化，从而提高水泥的质量。
4)合理用风。从整个系统中的各个风阀的调整关系到系统中风量风压的平衡、选粉机的选粉效率和选粉质量等;特别是磨内通风，用风量过大，会使磨内物料流速加快，导致出磨物料细度跑粗和循环负荷率增加;用风量过小，不利于物料水分蒸发，易形成过粉磨现象，还会引起磨内温度过高，水泥颗粒结团包球影响研磨效率、石膏过分脱水等现象;系统漏风则直接导致风量的浪费，使系统电耗增加。
参考文献
[1]乔龄山.水泥的最佳颗粒分布及其评价方法[J].水泥, 2001 (8) :1-5.
[2]乔龄山.水泥颗粒特性参数及其对水泥和混凝土性能的影响[J].水泥, 2001 (10) :1-8.
粉状乳化炸药的工艺参数调整 篇2
关键词：粉乳炸药,设备,油相材料,产品质量
粉状乳化炸药生产线是2006年鸡西分公司与石家庄成功科技有限公司合作开发的新一代粉乳炸药生产线。它是将氧化剂水相溶液和油相溶液通过混合形成混合液, 再经真空干燥制得粉体, 加密度调节剂成药。几年间, 先后对生产线进行了设备改造, 为解决药粉输送过程中隔爆问题改造了悬挂式轨道输送系统, 为解决药温高问题, 原混合机改为敞开式螺旋冷却水输送系统, 为解决药量不足问题, 增设压辊装置, 为解决真空度不足问题, 改造了真空冷却系统, 为粉乳生产线的本质安全生产, 优质生产创造了有利条件。
1 制粉工艺的控制
粉乳炸药制粉:本工艺采用连续静态制粉, 一定流量的水相溶液与油相溶液, 经混合器混合后泵入制粉机内, 真空度达到 (-0.09MPa) — (-0.093MPa) 。水相温度和油相温度适中, 得到结构膨松、表面粗糙、多空穴的片状晶体。这种晶体结构包含了过量的微气泡和大的表面积, 经历减压升温、高温沸腾、强制析晶。汽化干燥的过程, 整个膨化过程快速。由于负压的作用, 硝酸铵混合液快速析晶。其中油相溶液初步包覆氧化剂的颗粒, 这要求油相中乳化剂含量适中, 过多的乳化剂使混合液内的水份难以蒸发出去, 导致不膨化。分散剂应该适中, 过少也会导致膨化效果不好。我公司生产的粉乳炸药为连续式制粉机和交替式卸料装置, 保持了氧化剂与可燃剂紧凑均匀接触的特点, 无需引入敏化气泡, 具有良好爆炸性能, 其制粉技术具有创造性为粉乳炸药的应用开辟了新途径。
控制好膨化后粉体的质量决定着药卷的质量。当膨化不好时, 粉体水份大, 严重影响产品质量。另外, 真空度是非常重要的因素, 真空度提高, 溶液沸点温度低于溶液结晶温度的差值增大, 有利于水分蒸发, 使成品中的残留水分减少, 真空度高一些为好, 一般控制在 (-0.09MPa) — (-0.093MPa) , 由于体系中分散剂的加入使膨化过程发生强制性定向性的质的变化;结晶过程中, 结晶热足以保证把加入的水汽化蒸发, 而不需要外部热量, 实际生产中如水相温度超过120℃, 油相温度超过83℃时, 由于硝酸铵混合液在膨化过程中放出大量的热, 导致, 制粉机内温度过高, 不利于硝酸铵混合溶液的析晶汽化过程, 导致粉体发粘, 有大块出现, 下料困难, 水份偏大, 直接影响粉乳炸药的产品质量。
2 油相材料的作用及选择
2.1 粉状炸药的油相材料即是可燃剂又是敏化剂, 在爆破反应能迅速参与反应, 又具有良好的抗水性能和良好的成粉状态, 粉状炸药的状态取决于油相材料中的复合蜡, 随着复合蜡的颜色、熔点、粘度的改变而改变。2.2粉乳炸药由于自身的特性, 还存在着密度小的问题。单位体积的装药量降低, 导致做功能力的明显不足。经过试验, 反复筛选, 选择1#复合蜡作为油相的主要原材料。这是因为:1#复合蜡具有高达13mm2/s-16mm2/s的运动粘度、密度在0.90g/cm3-0.92g/cm3, 较好地包覆在粉体表面, 对预防吸温, 增加药卷密度, 起到了较好的作用, 并提高炸药殉爆距离2cm-3cm。
3 油相配比的选择
粉乳炸药稳定性与油相材料的选择及配比有直接联系, 它决定着炸药外观状态及产品稳定性和抗水性能, 经过反复筛选, 我们选择了自备油相 (乳化剂、分散剂、专用蜡按比例配制) =1:3:21, 加密度调节剂, 性能如表1及与使用复合油相不加密度调节剂 (固态油相、液态油相、按比例调制) 试验对比样品贮存期如表2。
由表2可看出, 使用自备油相生产的粉状乳化炸药, 经过夏季, 储存期内性能良好, 而使用复合油相, 经过夏季, 储存期内有硬化现象且炸药吸湿严重, 性能下降。
4 药量控制
膨化后的粉体要加适当的密度调节剂, 膨化后粉体状态直接影响药量控制, 生产状态呈动态状况, 为提高混合液的均匀性, 增设了动态混合器, 在0-50Hz内调整, 对粉体膨化的程度起到一定的辅助作用, 还需掌握恰当的粉体水分及密度, 从而保证装药质量。经过多次实验, 摸索我们选择了适宜的配方, 良好的真空系统, 增加水相中硝酸钠的含量1.5%—2%, 选择高粘度、高密度1#复合蜡, 适宜的密度调节剂, 既保证炸药良好性能又基本保证了装药质量。
5 改善吸湿性及防硬化
5.1 硝酸铵最本质的缺陷是它的吸湿性, 硝酸铵的吸湿性是不能消除的, 虽然粉体表面包覆层已经大大降低了它的吸湿能力, 但由于表面积增大和生产过程中硝酸铵粉碎时断裂面的生成使它宏观的吸湿性仍表现得比较明显。从其结构特性来看, 它的多气隙, 多微孔, 使水分子很容易侵入, 我们采取加入一定量的表面活性剂, 使硝酸铵新生的断裂面被快速包覆。另一方面, 增大油相含量, 增加油相粘度, 加入表面活性剂和提高混合均匀性等措施, 都可以改善粉乳炸药的吸湿性, 从而也达到防止药卷硬化的产生, 粉乳炸药的生产在保证产品质量的同时也就是防硬化的过程。值得注意的是生产实际中, 过多的机械碾压、剪切、粉碎作用也会导致“微气隙”减少, 炸药的起爆感度降低, 性能下降。5.2粉粒状物质失去松散状态, 自然积聚形成密实物块, 硝酸铵结块是自身特性决定的, 其结块的机理多用“盐桥”理论来解释, 即硝酸铵在水中溶解的温度系数很大, 硝酸铵吸湿以后, 颗粒表面形成一层饱和水溶液膜, 由于表面张力作用, 相邻颗粒间形成“液桥”, 当外界温湿度减小时, “液桥”中溶解的硝酸铵析晶出来, 形成所谓“盐桥”, 正是这些“盐桥”, 将硝酸铵颗粒紧紧地连接成一体, 形成密实的硬块, 根据“盐桥”理论, 影响硝酸铵结块的主要因素应该是温度, 水分和晶变, 实践证明, 多次跨越晶变点32.3℃的温度变化, 导致硝酸铵结块严重, 但当水分含量小于0.2%时, 温度变化大也无明显结块现象, 在生产实际中粉状炸药中硝酸铵含量占80%左右, 由于工艺条件的限制, 炸药中水分含量较大时, 或装药温度在32℃以上, 硬化现象较为严重, 严重影响产品质量, 基于这种状况, 我公司对设备进行了改进, 改为敞开式螺旋输送系统, 螺旋输送采用冷却水降温, 并控制药粉水分小于0.2%, 在夏季也使药粉温度降至32℃以下, 为防硬化创造了基础条件。
敞开式螺旋输送系统的改善, 使药粉在输送的同时起到良好的冷却降温作用, 药粉温度降至32℃以下, 为防止药卷硬化创造了基础条件。
6生产过程中的质量控制
6.1 严格控制水相析晶点, 班中及时抽查。6.2及时标定水相、油相流量计, 保证水相、油相流量稳定。6.3选择优质的原材料。6.4含分散剂的油相配制后不可放置过久。6.5真空度控制为 (-0.09MPa) — (-0.093MPa) 。6.6水相、油相罐注意有水进入, 否则会影响膨化效果, 导致粉体水分过大。6.7混合器下端平螺旋应先充满混合液体后再启动, 否则会混合不均匀, 影响膨化效果, 或出现不膨化现象。
7 结论
通过几年的生产实际, 经过不断改进设备, 生产过程中工艺技术条件的控制, 粉乳炸药产品质量得到了显著提高, 由于粉乳炸药是近几年发展起来的新生事物, 还有着不尽人意之处, 几点建议如下: (1) 使用一种理想的密度调节剂, 密度达到2.0 g/cm3——2.5g/cm3, 最少限度的影响爆炸性能。 (2) 降低生产成本, 更好的适应市场经济的发展。 (3) 进一步完善装药设备, 减少在线人数。
随着全球经济的迅速发展, 市场的优胜劣汰, 我们还面临许多挑战, 这要求我们立足本企业, 加快技术进步, 实现本质安全生产, 优质高效生产, 为民爆行业多做贡献。
参考文献
[1]吕春绪.工业炸药理论[M].北京:兵器工业出版社, 2003.
工艺参数确定和调整 篇3
正常的SiNx的Si/N之比为0.75，即Si3N4。但是PECVD沉积氮化硅的化学计量比会随工艺不同而变化，Si/N变化的范围在0.75-2左右。除了Si和N,PECVD的氮化硅一般还包含一定比例的氢原子，即SixNyHz或SiNx:H。
2 SiNx薄膜制备技术分类
2.1 PECVD技术介绍
PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition）即“等离子增强的化学气相沉积”，是一种化学气相沉积。PECVD技术原理是借助微波或射频等使含有薄膜组成原子的气体电离，在局部形成等离子体，而等离子化学活性很强，很容易发生反应，在基片上沉积出所期望的薄膜。
2.2 PECVD方法的两种类型
PECVD法按沉积腔室等离子源与样品的关系上可以分成两种类型：(1)直接法：样品直接接触等离子体，样品或样品的支撑体就是电极的一部分。(2)间接法：或称离域法。待沉积的样品在等离子区域之外，等离子体不直接打到样品表面，样品或其支撑体也不是电极的一部分。
3 工艺参数对SiNx薄膜生长质量的影响
3.1 SiH4气体稀释比
PECVD工艺制备SiNx薄膜的一个十分重要的前提条件是高氢稀释SiH4的采用。实验研究指出，当SiH4的稀释比在0.6%～1.0%之间时，可以获得质量良好的SiNx薄膜；当SiH4稀释比大于该范围时，易生成a-Si∶H和μc-Si∶H膜，即不能形成具有一定晶态比的nc-Si∶H膜；而当SiH4稀释比小于该范围时，由于[H]基的蚀刻作用过强，将无法形成Si—Si键合，即不能使被吸附在衬底表面上的SiHx自由基形成硅的晶核。nc-Si∶H膜层生长速率与SiH4稀释比有着依存关系，当SiH4气体稀释比小于0.3%时，两者主要是近似线性关系；如果SiH4气体稀释比超过0.3%，就会大幅度降低膜层生长速率；如果SiH4稀释比超过0.4%，生长速率就会保持一常数，这表明在这一稀释比及流量范围内，反应速率仍是取决于SiH4的流量。
3.2 反应室平衡压力
气体的流速主要取决于等离子体反应过程中的平衡气压以及气体流量，这两种因素往往对反应分子在等离子体区域中滞留的平均时间τg及到达衬底表面的SiHx自由基的数量起到决定性作用。而SiH4分子被分解并产生各种自由基的几率及其被耗尽的程度主要取决于τg的大小。如果反应气压、射频功率不变，τg越长耗尽越充分，活性基组态比例就越大。
3.3 衬底温度
SiHx薄膜生长速率会随着衬底温度的升高而降低。一方面这是因为PECVD长SiHx的过程中，气体等离子体在基片表面沉积和挥发同时作用。随着温度的升高表面沉积和挥发量都会升高，当温度升到一定的高度，沉积和挥发的平衡被打破，挥发量大于沉积量，沉积到表面的速率就会变小。另外一方面，随着温度的升高，分子具有较高的能量，能运动到基片的合适位置，使薄膜变的更致密，所以SiHx会随着温度的升高，生长速率变慢而致密度变好。
3.4 射频功率
射频功率对nc-Si∶H膜的形成非常关键。膜层沉积速率一般会随功率的增大会相应增大，若反应速率较快，则反应基元在吸附表面的迁移能力无法与膜层生长表面的反应速度持平，破坏脱氢环境，增加SiH2、SiH3组态，同时也会减少SiH基元，而SiH基元恰好是促使nc-Si∶H膜形成的不可或缺的因素之一。另一方面，射频功率增加，会相应增加质量较大的离子团SiHx+等动能，损坏膜层，这样就不容易获得致密而均匀的高质量的SiNx薄膜。同时，功率过高也不利于其吸附成核过程的发生。
4 R&R厂家PECVD的薄膜制备过程工艺参数调整实例
这里以德国R&R厂家的PECVD-L型号设备工艺参数调整实验举例分析为主。
4.1 实验数据一对应的膜厚、折射率折线图（图1）。
4.2 图1分析结果：(1)左侧SiNx薄膜膜厚偏高，导致整体膜厚均匀性很差；(2)SiNx薄膜折射率均匀性较好。
4.3 因左侧膜厚偏高，可将此温区的加热功率输出百分比由60%升高到100%，降低该区的工艺温度，以降低此温区的镀膜速率，调整后得到实验数据二对应的膜厚、折射率曲线图（图2）。
4.4 图2分析结果：(1)左侧SiNx薄膜膜厚有所降低，整体膜厚均匀性较好；(2)SiNx薄膜折射率均匀性较好。
4.5 由图1、图2可得出结论：SiHx薄膜生长速率会随着衬底温度的升高而降低。
摘要：氮化硅薄膜的制备过程是太阳能电池制造中的一个核心环节,我公司使用的Centrotherm厂家的管式PECVD设备及R&R厂家的链式PECVD设备更是代表了两种最先进的氮化硅薄膜制备技术,本文简要介绍了SiNx薄膜的特性、制备的技术特点及工艺参数的调整等相关知识。
关键词：SiNx薄膜,PECVD,工艺参数
参考文献
[1]何宇亮等.中国科学(A辑),1992,9:995.
[2]何宇亮等.自然科学进展,1996,6:700.
工艺参数确定和调整 篇4
自95年国内开始溅渣护炉技术研究以来, 经过11年的技术研究和推广应用, 在大型、中型、小型顶吹转炉和复吹转炉上都积累了丰富的溅渣护炉经验, 同时也取得了很好的效果, 宝钢1号300t复吹转炉炉龄高达14001炉, 武钢2号复吹转炉炉龄高达29942炉。随着溅渣护炉技术的不断发展, 冶金工作者研究发现随着炉龄的不断提高, 转炉耐材成本和维护成本的总成本不断变化, 当吨钢总成本最低时对应的炉龄为经济炉龄, 一般认为在满足生产节奏的情况下转炉炉龄控制在5000炉左右比较经济。本文主要在结合国内大型、中型复吹转炉溅渣经验的基础上, 探讨罗泾150t复吹转炉的溅渣工艺参数。
2 溅渣护炉基本原理
溅渣护炉工艺的基本原理是在转炉出钢后, 将炉渣留在炉内调整其成分, 并通过氧枪向炉内吹入高压氮气, 将炉渣冷却溅起沾在炉衬上, 形成炉衬保护层, 从而减轻炼钢过程中炉衬的机械冲刷和化学侵蚀, 达到保护炉衬提高炉龄的目的。
3 罗泾150t复吹转炉溅渣主要设备参数
3.1 氧枪喷头主要工艺参数
3.2 炉型主要工艺参数
3.3 溅渣护炉用氮气参数
4 溅渣护炉几个基本工艺参数的确定
4.1 确定溅渣护炉的合理留渣量Q s
溅渣护炉的合理留渣量Qs的经验公式 (1)
式中Qs——转炉留渣量t/炉
W——转炉公称吨位t。
合理留渣量主要决定于以下因素:
1) 熔渣可溅性:根据熔池溅渣动力学研究, 转炉上部溅渣主要依靠氮气流溅射炉渣。渣量少, 渣层过薄, 气流易于穿透渣层, 削弱气流对渣层的乳化和破碎作用, 使反射气流中携带的液体渣滴数目减少, 不利于转炉上部溅渣。转炉留渣量过大, 强化了转炉上部喷射溅渣的效果, 往往造成炉口粘渣, 炉膛变形。
2) 溅渣层的厚度与均匀性:渣量过少, 溅渣层薄, 上部不均匀, 甚至溅不上渣。
3) 溅渣时间的长短:溅渣时间一般随溅渣量的增加而延长, 但渣量过少, 会使溅渣的效率降低。
4) 溅渣成本:留渣量过大, 调渣剂的用量将会增加, 使溅渣成本提高。
图1给出不同吨位转炉的合理留渣量以及各工厂的实际数据。
分析1:从图1可以看到≥150t的转炉溅渣留渣量, 满足留渣量的经验公式 (1) , 其n值都大于0.6;考虑到罗泾150t转炉炉膛高径比H/D高达1.59属瘦高型, 为了有利于转炉上部溅渣的顺利进行和适当控制调渣剂的消耗量, 转炉留渣量宜控制在6.0~7.5t (即n=0.6~0.64) 。溅渣层厚度可达10~20mm。
4.2 确定合理的溅渣参数
转炉参数与合理溅渣参数的关系H.d/D=16.24+0.60*{Q*h/d}0.33*t (2)
式中H——转炉内衬高度mm;
d——氧枪每个喷孔的喉口直径m m;
D——转炉内衬直径m m;
Q——N2气喷吹流量m3/min;
h——氧枪间隙m m (溅渣护炉枪头距渣液面间的距离) ;
t——溅渣时间m in。
4.2.1 在罗泾转炉几何尺寸、氧枪喷头参数和溅渣氮气参数确定的前提下
将表1、表2、表3相关参数带入公式 (2) 可以得出罗泾转炉溅渣氮气流量、氧枪间隙和溅渣时间的关系, 见图2。
分析2:吹氮时间对于溅渣起很重要的作用, 吹氮时间短, 则溅渣层薄, 炉内剩余残渣多;吹氮时间长, 虽渣层不薄, 但渣层是在吹氮降温量较大时形成的, 其熔点相对较低, 不能真正起到保护炉衬作用。从图2可以看出溅渣时间控制在4min时最佳的氧枪间隙大于1000mm能够有效避免粘枪;而溅渣时间5min时最佳的氧枪间隙小600mm, 将会造成粘枪的影响, 同时吹氮时间长会降低喷溅炉渣的熔点;当溅渣时间大于3min时氧枪间隙小于2700mm, 不会造成能量消耗过大的问题;当溅渣时间小于2min时最佳氧枪间隙大于6000mm, 氧枪间隙过大造成溅渣能量消耗过大, 对炉衬溅渣层均匀性和厚度都不利。结合罗泾炉型、枪头参数和溅渣氮气参数实际, 罗泾溅渣时间应控制在3~4m in。
溅渣氮气压力和流量对溅渣也起着很重要的作用, 根据不锈钢分公司150t转炉和鞍钢150t转炉渐渣经验证明当氮气压力流量不足时, 炉渣溅起高度不够, 耳轴以上渣层逐渐变薄, 炉底球缺部位渣层较厚, 造成炉底上涨和熔池液面上移, 不利于炉衬维护和冶炼操作低;当氮气阀后压力大于1.2MPa时溅渣高度达到炉口以上, 炉衬渣层较均匀, 能有效控制炉底上涨和减少耳轴以上部位炉衬侵蚀;所以罗泾150t转炉溅渣氮气阀后压力应控制在1.2~1.5MPa之间。采用大的氮气流量不但能缩短溅渣时间还能获得较高熔点的炉渣, 对溅渣后提高炉衬的抗侵蚀性和加快生产节奏都很有利。考虑到罗泾转炉溅渣氮气阀站对气体流量控制的稳定性, 溅渣流量应控制在520~540m3/h, 同时为有效防止底吹风口堵塞底吹流量应控制800~1000Nm3/h。
4.2.2 罗泾150t复吹转炉溅渣枪位的确定
罗泾氧枪枪位控制设计见图3:
罗泾150t复吹转炉炉膛示意图见图4
其中D2=4500m H2=590m m V2=4.81m3
转炉合理留渣量确定为6~7.5t, 炉渣比重按3.4t/m3计算, 套用公式 (3) 是可以推算出新炉衬时炉内渣层厚度在330~370mm之间。根据图3、图4所示:
结论:罗泾转炉新衬时溅渣枪位应控制在9180~10600mm, 渣量少时采用高枪位、渣量大时采用低枪位;随着炉龄的提高炉衬的不断侵蚀, 溅渣枪位根据转炉炉衬激光测厚仪测得的炉底厚度状况适当调整枪位;炉渣粘度大时采用低枪位, 炉渣粘度低时采用高枪位。
4.3 确定合理的过程渣和终渣成分
控制好转炉终渣成分是确保溅在炉衬上的炉渣具有高抵抗侵蚀能力的关键, 同时控制好转炉冶炼过程中炉渣成分是减少炉渣对炉衬侵蚀的有效措施。控制合理终渣成分主要是解决好以下几个关键工艺技术问题:
1) 根据炉渣碱度和熔池温度, 合理确定终渣MgO含量;
2) 合理确定终渣Fe O含量;
3) 合理调整炉渣过热度和炉渣粘度。
4.3.1 终渣MgO的控制
在一定条件下提高终渣MgO含量, 可进一步提高炉渣的熔化温度, 有利于溅渣护炉。因此, 终渣MgO控制应能保证在确定的出钢温度下MgO含量超过饱和值, 在岩相观察中可观察到析出的MgO晶团。钢铁研究院通过相图计算得出渣中氧化镁和碱度与炉渣熔化温度有图5的对应关系。
分析5罗泾转炉炉渣碱度控制在3.0以上, 从图5可以发现当炉渣中MgO含量≤8%时, 随渣中MgO含量的增加, 炉渣的理论熔化温度降低, 说明对于低MgO炉渣 (MgO<8%) , 添加MgO可以促进炉渣熔化。因此, 在吹炼前期尽早加入足够的MgO渣料使渣中MgO接近8%, 对炼钢和溅渣护炉都有益。鉴于此罗泾转炉常规冶炼吹炼前期投轻烧白云石应控制2.5~3t/炉之间。当渣中MgO含量超过8%以后, 随炉渣碱度和MgO含量的增加, 炉渣的熔化温度升高, 对于碱度R>3.0, TFe≤20%的炉渣, 终渣MgO含量应控制在9%~12%之间。
根据宝钢分公司溅渣的经验发现, 出钢口和氧枪取到的溅渣物, 气孔相当多, 其它性能也无法同炉衬砖相比, 因此, 要求在整个冶炼过程做到尽快形成高碱度、高氧化镁及适当氧化性的炉渣, 控制好终点成分温度。在保证正常冶炼操作的同时, 尽量减少对溅渣层的侵蚀。鉴于此罗泾转炉过程渣控制应注意以下几点:1) 保证活性石灰的加入量, 使碱度达到R>3.0;头批料应为总量的2/3, 保证吹炼前期尽快形成碱性渣。2) 要求终渣MgO控制在9%~12%范围内, 每次头批料加2.5~3t/炉轻烧白云石, 终点降温提倡使用白云石。
溅渣前加入适量的调渣剂, 在倒炉及出钢过程中, 应注意观察炉渣状况, 根据炉渣温度、流动性确定调渣剂的加入量, 由于调渣剂易粘炉底, 在氧枪降到溅渣吹氮位置时开始加调渣剂最佳, 在炉渣流动性很高时可以投轻烧镁球0.3~0.5t/炉, 如吹氮1分钟不起渣可以补加轻烧镁球。提高炉渣熔点。转炉碱性炉渣中主要成分为CaO、MgO等高熔点化合物, 渣中低熔点化合物Fe O、Fe2O3及Fe O与CaO形成低熔点的铁酸钙, 使炉渣熔点降低。当加入含MgO的调渣剂时, 形成高熔点的方镁石, 方镁石能吸收Fe O, 还可能与Fe2O3形成方镁石富氏体, 并仍保持较高熔点。氮气流股的强烈搅拌可使这一过程进行得更加充分。这是溅渣护炉特有的优点。
4.3.2 终渣Fe O含量的确定
对于溅渣护炉, 终渣Fe O有双重作用:一方面渣中Fe O和CaF2在溅渣过程中沿衬砖表面显微气孔和裂纹向MgO机体内扩散, 形成以 (MgO.CaO) Fe2O3为主的烧结层, 有利于溅渣层与炉衬砖的结合。另一方面, 随渣中Fe O含量的升高, 炉渣的熔化温度明显降低, 不利于提高溅渣层抗高温炉渣侵蚀的能力。根据宝钢转炉溅渣的经验终渣TFe应控制在15%~20%之间。
4.3.3 合理调整炉渣过热度和炉渣粘度
炉渣过热度偏高往往会降低炉渣粘度, 炉渣粘度小, 渣稀容易喷溅挂渣, 溅渣层比较均匀。但溅渣层薄, 摇炉时有挂渣流落现象。溅渣层抗侵蚀能力极差。炉渣粘度大, 渣稠不易起溅。给转炉下部溅渣带来极为不利的影响, 使耳轴、渣线处溅渣效果不佳, 对溅渣极为有害。还往往会造成炉底上涨和炉膛变形, 但溅渣层的抗侵蚀能力增强。渣粘度和过热度的调整在溅渣过程中根据经验, 通过调渣剂的投放量来控制。
4.4 合理控制转炉出钢温度
溅渣层的熔损侵蚀主要发生在转炉吹炼后期, 由于熔池温度升高超过了溅渣层的熔化温度, 使溅渣层迅速熔化。因此, 合理控制转炉出钢温度, 减少补吹, 停吹后及时出钢, 对采用溅渣护炉工艺的转炉进一步提高炉龄有重要意义, 经验认为转炉出钢温度对炉龄的影响:
其中T为出钢温度, 从公式 (4) 可以看出出钢温度每降低1℃, 炉龄可以提高121炉。罗泾各钢种转炉出钢温度的合理控制, 要严格遵守目标出钢温度的控制原则。
目标出钢温度=目标钢包温度+钢包温度修正值+出钢温降
4.4.1 目标钢包温度=Tl+ΔT1+ΔT2+ΔT3+ΔT4
Tl:液相线温度;ΔT1:连铸钢水过热度;ΔT2:浇铸前等待温降;ΔT3:处理中温降;ΔT4:浇铸温降;TLL计算式:
ΔT1:连铸钢水过热度
ΔT2:浇铸前等待温降
ΔT2=0.5℃/m in×等待时间 (m in)
ΔT3:处理中温降
RH轻处理温降25~35℃;RH本处理温降40~50℃
T4:浇铸温降
ΔT4=35℃+T1+T2
式中:
T1-回转台上钢包等待补正温度。若等待时间t≤15min, 则T1=0℃;
t>15m in, 则T1=0.4× (t-15) ℃;
T2-连铸条件补正温度:CAST第一炉, T2=5℃;其它情况T2=0。
4.4.2 钢包温度修正值
注:钢包离开在线烘烤位到出钢开始时间≤4min。
钢包使用前烘烤时间不足15min, 出钢温度再+5℃。
4.4.3 出钢温降
出钢温降主要考虑铁合金加入量、等待时间、出钢时间、转炉炉况等。
1) 铁合金加入量、炉内镇静时间、出钢时间;
2) 等待时间。
当预期的出钢时间早于工艺过程时间表:则每10min将出钢温度升高5℃。
3) 转炉等待、新炉所采取的措施:
注:当执转炉等待、新炉所采取的措施项目温度补正时就不执行等待时间的温度补正。
5 结论
本文结合国内转炉溅渣经验, 对罗泾150t复吹转炉溅渣的几个基本工艺问题进行研究, 得出以下几个结论:1) 留渣量应控制6~7.5t;2) 合理的溅渣参数:溅渣吹氮时间应控制在3~4m in, 枪位应控制在9180~10600m m, 溅渣氮气阀后压力应控制在1.2~1.5MPa之间, 溅渣气体流量520~540Nm3/h, 底吹气体流量800~1000Nm3/h;3) 合理的过程渣和终渣成分控制:过程渣碱度控制在3.0以上, 常规冶炼初期头批渣料投轻烧白云石2.5~3t/炉使过程渣MgO含量达到6~8%, 终渣TFe控制在15%~20%之间, MgO含量9~12%之间, 合理控制终渣的过热度和粘度, 炉渣过稀在氧枪降到溅渣吹氮位置时投加轻烧镁球0.3~0.5t/炉来调节粘度;4) 适宜的出钢温度, 严格遵守目标出钢温度的原则控制各钢种的出钢温度。
摘要：根据国内转炉溅渣护炉的生产经验、研究结果和侵蚀原理, 在转炉、氧枪参数确定的前提下探讨罗泾顶底复吹转炉溅渣护炉工艺参数的确定问题:1) 溅渣护炉的合理留渣量;2) 合理的溅渣参数;3) 合理的过程渣和终渣成分;4) 适宜的出钢温度。
关键词：顶底复吹转炉转炉,溅渣
参考文献
[1]武钢第二炼钢厂编著.复吹转炉溅渣护炉实用技术.北京:冶金工业出版社, 2004.
[2]刘浏, 杜昆.关于转炉溅渣护炉的几个工艺问题.钢铁, 1998.
[3]杨文远, 崔淑贤, 房忠良, 蒋晓放.转炉溅渣护炉的炉渣控制及炉衬侵蚀机理.钢铁研究学报, 1999.
[4]杨文远, 郑丛杰, 高振滨, 蒋晓放.转炉溅渣护炉对钢水质量的影响.钢铁, 2000.
[5]夏顶忠.转炉溅渣护炉工艺技术研究.鞍钢技术, 1998.